JP2018064186A - Transmission device and reception device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信装置及び受信装置に関し、特に、同一チャンネルで雑音耐性の異なる複数のビットストリームを伝送する送信装置及び受信装置に関する。 The present invention relates to a transmission device and a reception device, and more particularly, to a transmission device and a reception device that transmit a plurality of bit streams having different noise immunity on the same channel.
近年では、映像配信サービスに対するニーズが多様化しており、複数の受信形態を想定した映像配信も行われている。例えば、現行の地上波テレビ放送では階層伝送技術が利用されており、同一チャンネルの中で、雑音耐性と画質の異なる複数のサービスが提供されている。具体的には、現行の地上デジタル放送では、1チャンネルの周波数帯域(約6MHz)を13の帯域(セグメント)に分割し、このうちの伝送帯域の中央にある1セグメントを移動受信端末(モバイル端末)向けの部分受信部として利用し、強い雑音耐性の映像を送信するサービス(いわゆる、ワンセグ放送)を提供するとともに、他の12個のセグメントを用いて、固定受信端末(家庭用テレビ等)向けの高画質な映像を送信するサービス(ハイビジョン放送等)を提供している(非特許文献1)。このように、異なる雑音耐性を実現しながら、1チャンネルのなかで異なるビットストリームを伝送する技術が注目されている。 In recent years, needs for video distribution services have been diversified, and video distribution assuming a plurality of reception modes has also been performed. For example, in current terrestrial television broadcasting, hierarchical transmission technology is used, and a plurality of services having different noise resistance and image quality are provided in the same channel. Specifically, in the current digital terrestrial broadcasting, the frequency band of one channel (about 6 MHz) is divided into 13 bands (segments), and one segment in the center of the transmission band is divided into mobile receiving terminals (mobile terminals) ) And a service that transmits strong noise-tolerant video (so-called one-segment broadcasting), and other 12 segments for fixed reception terminals (home TVs, etc.) A service for transmitting high-quality video (such as high-definition broadcasting) is provided (Non-Patent Document 1). As described above, a technique for transmitting different bit streams in one channel while realizing different noise immunity is attracting attention.
図4に、従来のマッピング処理により、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)伝送を用いて、複数のビットストリームを階層伝送する送信装置及び受信装置の一例のブロック図を示す。入力ビットストリームは2階層とし、雑音耐性の高い(例えば、移動受信端末向けの)ビットストリーム1をA階層、雑音耐性は低いが高画質のビットストリーム2をB階層と呼ぶこととする。A階層のビットストリームのデータをa、B階層のビットストリームのデータをbで表わす。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a transmission apparatus and a reception apparatus that perform hierarchical transmission of a plurality of bit streams using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) transmission by conventional mapping processing. The input bit stream has two layers, and
図4(A)に示す送信装置10は、インターフェイス部11、階層分割部12、誤り訂正符号化部13,14、マッピング部15,16、OFDMフレーム構成部17、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部18、直交変調部19を備え、2つのビットストリームが合成された信号が入力されて、OFDM変調された送信信号を出力する。
4A includes an
インターフェイス部11は、映像・音声などのデジタル化された入力信号(例えば、2つの階層のビットストリーム)を受け、このデータ列に対して後続の処理に適したインターフェイス処理を行う。例えば、後続の誤り訂正符号化処理で、欧州の地上デジタル放送の伝送規格DVB−T2(非特許文献2)で使用されている誤り訂正符号を用いる場合、符号長64800ビットのLDPC(low-density parity-check code)符号化を行うためのブロック化処理等のインターフェイス処理が行われる。
The
階層分割部12は、インターフェイス部11から受け取ったデータを、それぞれの階層データに分割する。そして、A階層のビットデータを誤り訂正符号化部13に出力し、B階層のビットデータを誤り訂正符号化部14に出力する。
The
誤り訂正符号化部13,14は、階層分割部12から受け取った入力データ(データブロック等)に対して、それぞれ所定の符号化率で誤り訂正符号化処理を適用する。ここでは、誤り訂正符号化部13がA階層のデータに対して誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列をマッピング部15に出力する。また同様に、誤り訂正符号化部14がB階層のデータに対して誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列をマッピング部16に出力する。具体的には、所定ビット数のブロック化されたデータに誤り訂正符号を付与して、所定長の誤り訂正ブロックを生成する。誤り訂正符号としては、例えば、LDPC符号を使用することが望ましいが、他の誤り訂正符号であっても良い。後述するように、LDPC符号を使用した場合、受信側のデマッピング処理ではビットが0であるか1であるかのもっともらしさの比であるLLR(対数尤度比:Logarithm of Likelihood Ratio)を算出し、その後、尤度の情報であるLLRを利用して誤り訂正復号を行うことができる。
The error
マッピング部15,16は、誤り訂正符号化処理が適用されたビット列のmビット(mは1以上の整数)を一つの単位として、IQ平面上の複素数、すなわち、IQ平面において定義される理想的な信号点の座標にマッピングする処理を行う。ここで、マッピング部15,16で、1024QAM(Quadrature Amplitude Modulation)を適用する場合、誤り訂正符号化されたビットストリームは、10ビット単位でマッピングされる。入力ビットをa[0], a[1], …, a[9]と表すこととし(ここでa[*]∈(0,1)である)、マッピングの出力を(I, Q)の複素数で表わす(ここでI, Qはそれぞれ実数である)。例えば、欧州のケーブルテレビの伝送規格であるDVB−C2(非特許文献3)では、1024QAMが採用されており、入力ビット(a[0], a[1], a[2], a[3], a[4], a[5], a[6], a[7], a[8], a[9]) = (0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)に対し、出力I/Q = (31/6821/2,31/6821/2)にマッピングされる。
The
マッピング部15は、誤り訂正符号化部13から入力された、A階層の10ビットのデータ列(a[0]−a[9])をマッピングし、その結果のI/QデータをOFDMフレーム構成部17に出力する。同様に、マッピング部16は、誤り訂正符号化部14から入力された、B階層の10ビットのデータ列(b[0]−b[9])をマッピングし、その結果のI/QデータをOFDMフレーム構成部17に出力する。なお、マッピング部15,16のマッピング処理(キャリア変調方式)を異ならせても良い。例えば、現行の地上波デジタル放送では、ワンセグサービス用のデータをQPSK(Quadrature Phase Shift Keying):符号化率2/3で変調し、ハイビジョン・サービス用のデータを64QAM:符号化率3/4で変調している。このように、マッピング部15の変調方式をマッピング部16よりも雑音耐性の高い変調方式とすることができる。
The
OFDMフレーム構成部17は、マッピング部15,16で形成されたシンボル(I/Qデータ)を、複数のサブキャリア(周波数軸)及び時間軸上に配置し、OFDMフレームを構成する。OFDMフレーム構成部では、A階層とB階層のデータキャリアシンボルを合わせて用いてOFDMフレームを生成する。なお、図示していないが、必要に応じて、パイロット信号(SP信号、CP信号)やTMCC(Transmission and Multiplexing Configuration and Control)信号をフレーム内に配置して良い。日本における現行の地上デジタル放送ISDB―T(Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial)方式では、OFDMフレーム構成部は周波数分割多重により階層伝送を行う。例えば、A階層のデータキャリアシンボルを伝送帯域の中央の周波数領域に配置し、B階層のデータキャリアシンボルをA階層の両側の周波数領域に配置することができる。また、欧州のDVB−T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial)2では、OFDMフレーム構成部は時間分割多重により階層伝送を行う。
The OFDM
IFFT部18は、OFDMフレーム構成部17からのOFDMフレーム化した信号が入力され、この変調信号をIFFT処理して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。そして、IFFT部18は、時間領域の信号に変換した変調信号を直交変調部19に出力する。
The IFFT
直交変調部19は、IFFT部18から出力される信号に基づいて、各シンボルの直交変調を行って送信信号を生成する。その後、送信装置10は、直交変調された送信信号を無線周波数に変換し、必要な増幅等を行って、1つ又は複数のアンテナを用いて受信装置に向けて送信する。
Based on the signal output from the
次に、従来の階層伝送を行う受信装置について、図4(B)に基づいて説明する。受信装置30は、直交復調部31、FFT(Fast Fourier Transform)部32、データシンボル抽出部33、デマッピング部34,35、誤り訂正復号部36,37、階層合成部38、インターフェイス部39を備え、OFDM変調された受信信号が入力されて、ビットストリーム1とビットストリーム2の合成された信号を復号して、出力する。
Next, a receiving apparatus that performs conventional hierarchical transmission will be described with reference to FIG. The
送信側から送られた無線信号は、1つ又は複数のアンテナで受信され、無線周波数の信号を所定の中間周波数に周波数変換する等、必要な処理を行い、直交復調部31に受信信号として入力される。直交復調部31は、入力された受信信号に対して直交復調を行う。さらに、ガードインターバルの除去等、その後のFFT処理のために必要な信号処理を行い、FFT部32に出力する。
A radio signal sent from the transmission side is received by one or more antennas, performs a necessary process such as frequency conversion of a radio frequency signal to a predetermined intermediate frequency, and is input to the
FFT部32は、直交復調された信号をFFT処理し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。そして、FFT部32は、周波数領域に変換された信号を、データシンボル抽出部33に出力する。
The
データシンボル抽出部33は、FFT部32で周波数領域に変換された信号(OFDMフレーム信号)から、必要なデータ信号(データシンボル)や、TMCC信号、パイロット信号(SP信号、CP信号)等を抽出する。得られたデータシンボル(I/Qデータ)は階層別に分離され、A階層のデータシンボルをデマッピング部34へ出力し、B階層のデータシンボルをデマッピング部35へ出力する。
The data
デマッピング部34は、A階層のデータを復調するデマッピングを行い、デマッピング部35は、B階層のデータを復調するデマッピングを行う。ここでのデマッピングは、IQ平面にマッピングされた受信シンボル(受信信号)から、受信シンボルが表すビット列(例えば、1024QAMであれば10ビット)の各ビットに対応する尤度を求める処理である。すなわち、本発明における「デマッピング処理」とは、誤り訂正復号に使用するLLR(対数尤度比)を算出する操作に相当する。デマッピング部34で算出された各ビットのLLR(α[0], α[1], …, α[9])は、誤り訂正復号部36に出力され、デマッピング部35で算出された各ビットのLLR(β[0], β[1], …, β[9])は、誤り訂正復号部37に出力される。
The
誤り訂正復号部36は、デマッピング部34から出力されたA階層のビット列に対応するLLR(α[0]−α[9])を利用して、誤り訂正復号処理を行う。また、誤り訂正復号部37は、デマッピング部35から出力されたB階層のビット列に対応するLLR(β[0]−β[9])を利用して、誤り訂正復号処理を行う。誤り訂正されたビット列は、階層合成部38に出力される。
The error
階層合成部38は、誤り訂正されたA階層データとB階層データを合成し、多重化されたデータ列を生成する。
The
インターフェイス部39は、階層合成部38から出力される、2つ階層が合成されて多重化されたデータに対して、必要なデータ処理を行い、映像・音声などのデータ信号である、ビットストリーム1+ビットストリーム2の再多重化された信号を出力する。
The
図4の送信装置及び受信装置は、A階層、B階層で使用する誤り訂正符号の符号化率、マッピングの信号点数を変更することで、雑音耐性の異なる2階層のビットストリームを伝送することができる。 The transmitting device and the receiving device in FIG. 4 can transmit bit streams of two layers having different noise immunity by changing the coding rate of error correction codes used in the A layer and the B layer and the number of mapping signal points. it can.
従来の階層伝送では、それぞれのビットストリームをそれぞれ独立してマッピング処理し、その後、OFDMフレームの中で両者を一体化していた。しかしながら、従来のマッピング処理のように、単一のビットストリームをM(Mは2以上の整数)ビット単位でIQ値にマッピングするとき、Mビットのなかに誤りの発生しやすいビットと、誤りの発生しにくいビットが混在している場合、ビット誤り率特性が劣化する要因の一つとなっていた。 In conventional hierarchical transmission, each bit stream is mapped independently, and then both are integrated in an OFDM frame. However, when mapping a single bitstream to an IQ value in units of M (M is an integer of 2 or more) bits as in the conventional mapping process, an error-prone bit in M bits, When bits that are hard to occur are mixed, it is one of the factors that degrade the bit error rate characteristics.
図5に、1024QAM伝送のガウス雑音環境下における各ビットの誤り率特性を示す。図5のビット誤り率特性は、誤り訂正符号としてDVB−T2のLDPC符号(符号長64800, 符号化率R=4/5)を使用し、図6の系統で測定したものである。 FIG. 5 shows an error rate characteristic of each bit in a Gaussian noise environment of 1024QAM transmission. The bit error rate characteristics shown in FIG. 5 are measured by using the DVPC-T2 LDPC code (code length 64800, coding rate R = 4/5) as an error correction code and the system shown in FIG.
まず、図6の測定系統について、簡単に説明する。図6(A)の送信装置は、入力信号として1系統のビットストリーム1を入力する1階層伝送であり、マッピング処理は1024QAM、IQ平面ではグレイ符号により信号点の座標を定めるものとする。
First, the measurement system in FIG. 6 will be briefly described. The transmission apparatus in FIG. 6A is one-layer transmission in which one system of
入力されたビットストリーム1は、インターフェイス部11で誤り訂正符号化に適したインターフェイス処理が行われ、誤り訂正符号化部13で上記のLDPC符号化処理が行われる。1024QAMを適用する場合、誤り訂正符号化されたビットストリームは、マッピング部15で、10ビット単位(a[0]−a[9])で、IQ平面上にマッピングされる。得られたI/Qデータに基づく信号を直交変調部19で直行変調し、送信信号として出力する。
The
図6(B)の受信装置は、送信装置に対応する復調・復号処理を行う。直交復調部31で直交復調された受信信号は、デマッピング部34でデマッピング処理(IQ平面上の受信信号に基づいて、各ビットのLLRを算出)され、各ビットのLLR(α[0]−α[9])を利用して、誤り訂正復号部36で誤り訂正復号処理(LDPC復号処理)される。その後、インターフェイス部39を介して、ビットストリーム1が出力される。
The receiving apparatus in FIG. 6B performs demodulation / decoding processing corresponding to the transmitting apparatus. The received signal orthogonally demodulated by the
図5に、このような測定系統で測定した1024QAMの各ビットの誤り率特性を、横軸CNR(Carrier‐Noise Ratio:搬送波対雑音比)、縦軸BER(Bit Error Rate:ビット誤り率)として示す。図5より、各ビットの誤り率特性には差が生じており、1024QAMを構成する10ビットの平均ビット誤り率特性(太い実線)は、誤りやすいビットの特性に近くなっていることがわかる。 FIG. 5 shows the error rate characteristics of each bit of 1024QAM measured by such a measurement system as a horizontal axis CNR (Carrier-Noise Ratio) and a vertical axis BER (Bit Error Rate). Show. From FIG. 5, it can be seen that there is a difference in the error rate characteristics of each bit, and the 10-bit average bit error rate characteristics (thick solid line) constituting 1024QAM are close to the characteristics of bits that are prone to error.
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数のビットストリームを伝送する際に、特定のビットストリームについて、ビット誤りが発生し難い伝送を行うことができる送信装置及び受信装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of the above-described problems is to provide a transmission apparatus capable of performing transmission with which a bit error hardly occurs with respect to a specific bit stream when transmitting a plurality of bit streams. To provide a receiving apparatus.
上記課題を解決するために本発明に係る送信装置は、複数系列のビットストリームを変調して送信する送信装置において、M(Mは2以上の整数)ビットを一つの信号点としてマッピングする際に、Mビットを複数のグループに分割し、各グループに異なるビットストリームを割り当てる階層マッピング部を備え、前記階層マッピング部が、第1系列のビットストリームに基づくデータからNa(Naは1以上の整数)ビットを抽出する第1のビット抽出部と、第2系列のビットストリームに基づくデータからNb(Nbは1以上の整数)ビットを抽出する第2のビット抽出部と、前記Naビットと前記Nbビットを合成するビット合成部と、合成されたビットを一つの信号点としてIQ座標上にマッピングするマッピング部とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a transmitting apparatus according to the present invention modulates and transmits a plurality of bitstreams when mapping M (M is an integer of 2 or more) bits as one signal point. , A layer mapping unit that divides M bits into a plurality of groups and assigns different bit streams to each group, and the layer mapping unit extracts Na (Na is an integer of 1 or more) from data based on the first stream of bit streams. A first bit extracting unit for extracting bits, a second bit extracting unit for extracting Nb (Nb is an integer of 1 or more) bits from data based on a second stream of bit streams, the Na bit, and the Nb bit And a mapping unit that maps the synthesized bits on IQ coordinates as one signal point. And wherein the door.
また、前記送信装置は、前記Mビットをビット誤りの発生しやすさを基準として、複数グループに分割することが望ましい。 The transmitting apparatus may divide the M bits into a plurality of groups on the basis of the likelihood of bit errors.
また、前記送信装置は、第1系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第1の誤り訂正符号化部と、第2系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第2の誤り訂正符号化部とを更に備え、誤り訂正符号化処理されたビットストリームを前記階層マッピング部に入力することが望ましい。 In addition, the transmission apparatus includes a first error correction coding unit that performs error correction coding processing on the first stream of bit streams, and second error correction coding that performs error correction coding processing on the second stream of bit streams. A bit stream that has been subjected to error correction coding processing is preferably input to the layer mapping unit.
また、前記送信装置は、前記第1の誤り訂正符号化部と前記第2の誤り訂正符号化部は、異なる符号化処理を行うことが望ましい。 In the transmission apparatus, it is preferable that the first error correction encoding unit and the second error correction encoding unit perform different encoding processes.
また、前記送信装置は、前記階層マッピング部で生成した信号点(データシンボル)を、周波数軸及び時間軸上に配置してOFDM変調を行うことが望ましい。 Further, it is preferable that the transmission apparatus performs OFDM modulation by arranging signal points (data symbols) generated by the layer mapping unit on a frequency axis and a time axis.
上記課題を解決するために本発明に係る受信装置は、複数系列のビットストリームが一つの信号点にマッピングされて、変調された信号を受信する受信装置において、前記信号点をデマッピングし、得られたビット別のデータを前記複数系列のビットストリームに分離する階層デマッピング部を備え、前記複数系列のビットストリームはマッピング前に誤り訂正符号化処理されており、前記階層デマッピング部は、前記信号点をデマッピングして各ビットの尤度を求めるデマッピング部と、前記各ビットの尤度を前記複数系列のビットストリームに分離する尤度分離部とを備え、各系列のビットストリームごとに前記尤度に基づいて誤り訂正復号処理を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a receiving apparatus according to the present invention obtains a signal obtained by demapping the signal points in a receiving apparatus that receives a modulated signal by mapping a plurality of bitstreams to one signal point. A hierarchical demapping unit that separates the bit-specific data into the multiple-sequence bitstreams, wherein the multiple-sequence bitstreams are subjected to error correction encoding processing before mapping, and the hierarchical demapping unit includes: A demapping unit for demapping signal points to obtain the likelihood of each bit, and a likelihood separating unit for separating the likelihood of each bit into the plurality of bit streams, and for each bit stream of each sequence An error correction decoding process is performed based on the likelihood.
本発明における送信装置及び受信装置によれば、複数のビットストリームを伝送する際に、誤りの発生しにくいビットを用いることで、特定のビットストリームについて、ビット誤りが発生し難い伝送を行うことができる。 According to the transmission device and the reception device of the present invention, when transmitting a plurality of bit streams, by using bits that are unlikely to generate an error, it is possible to perform transmission that does not easily generate a bit error for a specific bit stream. it can.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の実施の形態としての階層伝送を行う送信装置及び受信装置の一例を示す。図1(A)は、OFDM伝送を利用して2階層の階層伝送を行う送信装置の一例を示すブロック図であり、図1(B)は、2階層の階層伝送の信号を受信する受信装置一例を示すブロック図である。なお、ここでは、OFDM伝送を利用した送受信装置を例として説明を行うが、本発明を実施するにあたって、OFDM伝送は必須の構成ではない。 FIG. 1 shows an example of a transmission apparatus and a reception apparatus that perform hierarchical transmission as an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a block diagram illustrating an example of a transmission apparatus that performs two-layer transmission using OFDM transmission, and FIG. 1B illustrates a reception apparatus that receives a signal of two-layer transmission. It is a block diagram which shows an example. Here, a transmission / reception apparatus using OFDM transmission will be described as an example. However, OFDM transmission is not an essential configuration for implementing the present invention.
階層伝送は2階層とし、図4と同様に、高い雑音耐性が求められるビットストリーム1をA階層、雑音耐性よりも高画質であることを求められるビットストリーム2をB階層とし、A階層のビットストリームのデータをa、B階層のビットストリームのデータをbとする。例えば、ビットストリーム1をハイビジョン放送の映像信号とし、ビットストリーム2をスーパーハイビジョン放送(8K:7680×4320画素)の映像信号とすることが想定される。なお、階層は2階層に限定されず、本発明は任意の多層階層に適用できる。
Hierarchical transmission is made up of two layers, and as in FIG. 4,
送信装置100は、インターフェイス部11、階層分割部12、誤り訂正符号化部13,14、階層マッピング部20、OFDMフレーム構成部17、IFFT部18、直交変調部19を備え、複数のビットストリームが入力されて、複数のビットストリームを一つのデータシンボル(信号点)に変調した送信信号を出力する。このうち、階層マッピング部20以外のブロックは、図4(A)の構成とほぼ共通であるので、説明を簡略化する。
The
インターフェイス部11は、映像・音声などのデジタル化された入力信号(例えば、ビットストリーム1+ビットストリーム2の複数のビットストリームを再多重化した信号)が、例えば1本のケーブルを用いて入力され、この入力信号に対して、後続の誤り訂正符号化処理において適したサイズのブロックに分割するブロック化処理等、必要なデータ処理を行う。
The
階層分割部12は、インターフェイス部11から受け取ったデータを、それぞれの階層データに分割する。そして、A階層のビットデータを誤り訂正符号化部13に出力し、B階層のビットデータを誤り訂正符号化部14に出力する。
The
なお、本送信装置100は、インターフェイス部11において、ビットストリーム1+ビットストリーム2の再多重化された信号を受け、その後、階層分割部12で、2つの階層データに分割したが、このように2つの階層データ(ビットストリーム)を多重化して1入力とすることは、本発明において必要なことではない。例えば、A階層のビットストリーム1とB階層のビットストリーム2を別々に分離して送信装置に入力し、各ビットストリームを対応するインターフェイス部を介して、誤り訂正符号化部13,14にそれぞれ入力しても良い。
In the
誤り訂正符号化部13,14は、階層分割部12から受け取った入力データ(データブロック等)に対して、それぞれ所定の符号化率で誤り訂正符号化処理を適用する。誤り訂正符号化部13がA階層のデータに対して所定の誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列を階層マッピング部20に出力する。また、誤り訂正符号化部14がB階層のデータに対して誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列を同様に階層マッピング部20に出力する。図では、誤り訂正符号化部13から、処理済みデータ列を、a[0]−a[1]の2ビットずつに区切って階層マッピング部20に出力し、誤り訂正符号化部14から、処理済みデータ列を、b[0]−b[7]の8ビットずつに区切って階層マッピング部20に出力しているが、このビット数は一例であり、また、所定ビット数ずつに区切る作業は階層マッピング部20で行っても良い。
The error
誤り訂正符号としては、例えば、LDPC符号を使用することが望ましいが、他の誤り訂正符号であっても良い。また、誤り訂正符号化部13は、誤り訂正符号化部14よりも、符号化率の低い(誤りに強い)誤り訂正符号を用いる等、両符号化部13,14の誤り訂正符号化処理を異ならしても良い。なお、本発明においては、誤り訂正符号化処理は必須のものではなく、誤り訂正符号の有無、誤り訂正符号の種類によらない。
As the error correction code, for example, an LDPC code is preferably used, but another error correction code may be used. In addition, the error
階層マッピング部20は、A階層からの2ビット(a[0], a[1])と、B階層からの8ビット(b[0], b[1], …, b[7])を合わせて10ビットデータを作成し、このデータを所定の変調方式(例えば、1024QAM)でマッピングを行い、信号点データ(I/Q)を求めるものである。
The
図2は、本発明における階層マッピング部20の一例を示すブロック図である。階層マッピング部20は、NAビット抽出部21と、NBビット抽出部22と、ビット合成部23と、マッピング部24を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the
NAビット抽出部21は、A階層のデータ列、ここでは誤り訂正符号化部13から出力されるA階層の訂正符号化済みの信号列(a[0], a[1], a[3],…,)から、NAビット(a[0], a[1], …, a[NA-1])を抽出する。また、NBビット抽出部22は、B階層のデータ列、ここでは誤り訂正符号化部13から出力されるB階層の訂正符号化済みの信号列(b[0], b[1], b[3],…,)から、NBビット(b[0], b[1], …, b[NB-1])を抽出する。ここで、NAビットとNBビットの比率は、A階層とB階層のそれぞれのデータ量の比率や、一つの信号点にマッピングされるデータの内、誤りの発生し難いビット数等を考慮して、決定することができる。
The N A
ビット合成部23は、NAビット抽出部21からのビットとNBビット抽出部22からのビットが入力され、これをNA+NB = NC個のビットc[0], c[1], …, c[Nc-1]に合成し、後段に続くマッピング部24に出力する。なお、A階層のビットとB階層からのビットを合成するにあたり、後のマッピング処理において誤りの発生し難いビットのグループに高い雑音耐性が求められるA階層のデータが割り当てられ、誤りの発生し易いビットのグループにB階層のデータが割り当てられるように、ビットの合成を行うことが望ましい。
マッピング部24は、ビット合成部23で合成されたNCビットのデータを、所定の変調方式によりIQ平面にマッピングし、データシンボル(I/Q)を出力する。なお、マッピングの際には、必要に応じて不均一コンスタレーションを利用することもできる。
OFDMフレーム構成部17は、マッピング部20で形成されたシンボル(I/Q)を、複数のサブキャリア(周波数軸)及び時間軸上に配置し、OFDMフレームを構成する。なお、階層マッピング部20からは、A階層とB階層のデータを含んだシンボルが出力されるから、このシンボルに対して周波数インターリーブ等を用いてOFDMフレームを生成する。ただし、本発明において、OFDM伝送を行うことは必須の要件ではなく、階層マッピング部20から出力されるI/Qデータを、シングルキャリアの送信信号により伝送しても良い。
The OFDM
IFFT部18は、OFDMフレーム構成部17からのOFDMフレーム化した信号をIFFT処理して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
The
直交変調部19は、IFFT部18から出力される信号に基づいて、各シンボルの直交変調を行って送信信号を生成する。その後、送信装置10は、直交変調された送信信号を無線周波数に変換し、必要な増幅等を行って、1つ又は複数のアンテナを用いて受信装置200に向けて送信する。
Based on the signal output from the
次に、本発明の階層伝送を行う受信装置について説明する。図1(B)は、本発明の送信装置で生成された2階層の階層伝送の信号を受信する受信装置一例を示すブロック図である。 Next, a receiving apparatus that performs hierarchical transmission according to the present invention will be described. FIG. 1B is a block diagram illustrating an example of a receiving apparatus that receives a signal of two-layer transmission generated by the transmitting apparatus of the present invention.
受信装置200は、直交復調部31、FFT部32、データシンボル抽出部33、階層デマッピング部40、誤り訂正復号部36,37、階層合成部38、インターフェイス部39を備え、複数のビットストリームが一つのデータシンボル(信号点)に変調された受信信号を受けて、複数のビットストリームを復号して出力する。このうち、階層デマッピング部40以外のブロックは、図4(B)の構成とほぼ共通であるので、説明を簡略化する。
The receiving
送信側から送られた無線信号は、1つ又は複数のアンテナで受信され、無線周波数の信号を所定の中間周波数に周波数変換する等、必要な処理を行い、直交復調部31に受信信号として入力される。直交復調部31は、入力された受信信号に対して直交復調を行う。なお、本受信装置200で受信する信号は、送信装置100で生成された、複数系列のビットストリームを一つのデータシンボルに含む変調信号である。
A radio signal sent from the transmission side is received by one or more antennas, performs a necessary process such as frequency conversion of a radio frequency signal to a predetermined intermediate frequency, and is input to the
FFT部32は、直交復調された信号をFFT処理し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。
The
データシンボル抽出部33は、FFT部32で周波数領域に変換された信号(OFDMフレーム信号)から、ビットストリームの復号に必要なデータシンボルや、TMCC信号、パイロット信号(SP信号、CP信号)等を抽出する。なお、抽出されたパイロット信号は伝送路推定に利用され、また、TMCC信号からは、復調のために必要なパラメータ情報等を得る。得られたデータシンボル(I/Qデータ)を階層デマッピング部40へ出力する。
The data
階層デマッピング部40は、データシンボル抽出部33から入力されたデータシンボル(受信信号)をデマッピングし、A階層の2ビットに対応する尤度(α[0], α[1])と、B階層の8ビットに対応する尤度(β[0], β[1], …, β[7])を求め、この尤度(LLR)の情報を、それぞれ誤り訂正復号部36,37に出力する。
The
図3は、本発明における階層デマッピング部40の一例を示すブロック図である。階層デマッピング部40は、デマッピング部41と、尤度分離部42を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the
デマッピング部41は、データシンボル抽出部33から入力されたデータシンボル(受信信号)のI/QデータからNcビットのデマッピングを行い、尤度γ[0], γ[1], …, γ[Nc-1]を得て、尤度分離部42に出力する。この尤度は、後の誤り訂正復号処理において、LDPC復号処理のLLR(対数尤度比)として利用することができる。
The demapping unit 41 performs N c bit demapping from the I / Q data of the data symbol (received signal) input from the data
尤度分離部42は、求められた尤度γ[0], γ[1], …, γ[Nc-1]を、A階層で伝送されたビット(a[0], a[1], …, a[NA-1])に対する尤度α[0], α[1], …, α[NA-1]と、B階層で伝送されたビット(b[0], b[1], …, b[NB-1])に対する尤度β[0], β[1], …, β[NB-1]に分離し、それぞれを各階層の誤り訂正復号部36,37に出力する。
The
なお、ここでは、階層デマッピング部40において、各階層の各ビットに対応する尤度(LLR)を求めたが、送信信号に誤り訂正符号化処理がなされていないとき、或いは、LDPC符号化が利用されていないときは、デマッピングの処理として、一般的なキャリア復調処理を行い、データシンボル(受信信号)に対応するビット列を求めても良い。
Here, in the
誤り訂正復号部36は、階層デマッピング部40から出力されたA階層のビット列に対応する尤度α[0], α[1], …, α[NA-1]を蓄積し、所定の誤り訂正ブロックに対応するデータが蓄積したら、これをLLRとして利用して、誤り訂正復号処理(例えば、LDPC復号処理)を行う。また、誤り訂正復号部37は、階層デマッピング部40から出力されたB階層のビット列に対応する尤度β[0], β[1], …, β[NB-1]を蓄積し、所定の誤り訂正ブロックに対応するデータが蓄積したら、これをLLRとして利用して、誤り訂正復号処理(例えば、LDPC復号処理)を行う。誤り訂正されたビット列は、階層合成部38に出力される。
The error
階層合成部38は、誤り訂正されたA階層データとB階層データを合成し、多重化されたデータ列を生成する。
The
インターフェイス部39は、階層合成部38から出力される、2つ階層が合成されて多重化されたデータに対して、必要なデータ処理を行い、ビットストリーム1+ビットストリーム2の再多重化された信号を出力する。
The
なお、本発明において、ビットストリーム1とビットストリーム2を多重化することは、本発明において必要なことではない。例えば、誤り訂正復号部36,37の出力データを、それぞれ独立してインターフェイス部を介して処理し、A階層のビットストリーム1とB階層のビットストリーム2を別々に分離して出力しても良い。
In the present invention, it is not necessary in the present invention to
図5を参照すると、マッピングされるビットのうち上位2ビット(s0, s1)のビット誤り率特性が良いことがわかる。本実施の形態においてA階層とB階層で同一の誤り訂正符号を適用した場合には、A階層のビットストリームを上位2ビットだけを用いて伝送することで、雑音耐性の強い伝送が実現できる。また、A階層とB階層で誤り訂正符号の強さ(符号化率)を変えることが可能であるため、A階層に符号化率の低い誤り訂正符号を用いることで、より強力な雑音耐性を実現できる。 Referring to FIG. 5, it can be seen that the bit error rate characteristics of the upper 2 bits (s0, s1) among the mapped bits are good. In the present embodiment, when the same error correction code is applied to the A layer and the B layer, transmission with high noise resistance can be realized by transmitting the bit stream of the A layer using only the upper 2 bits. In addition, since it is possible to change the strength (coding rate) of the error correction code in the A layer and the B layer, by using an error correction code with a low coding rate in the A layer, stronger noise resistance can be achieved. realizable.
また、本発明では、OFDM変調方式は必須の構成ではないが、OFDM変調により複数周波数キャリアを利用すると、前述のとおり、全帯域のキャリアを用いて、複数ビットストリームの伝送を行うことができるため、より高い周波数インターリーブ効果が得られ、伝送特性を改善できる。 In the present invention, the OFDM modulation scheme is not an essential configuration. However, when a plurality of frequency carriers are used by OFDM modulation, a plurality of bit streams can be transmitted using carriers in all bands as described above. Higher frequency interleaving effect can be obtained and transmission characteristics can be improved.
なお、これまで、A階層とB階層は、雑音耐性の異なる別のビットストリームとして説明してきたが、本発明は様々な階層伝送に応用できる。例えば、一つの映像を階層符号化(スケーラブル符号化)によって、基本階層データL0,第1階層データL1,第2階層データL2を含む映像データに符号化し、L0のみを復号すると低品質、L0とL1を復号すると中品質、L0〜L2のすべての映像データを復号すると高品質の復号映像が得られる符号化伝送方式にも利用できる。このとき、基本階層データL0を誤りの発生し難いビットに割り当てると良い。 Heretofore, the A layer and the B layer have been described as different bit streams having different noise immunity, but the present invention can be applied to various layer transmissions. For example, when one video is encoded into video data including basic layer data L0, first layer data L1, and second layer data L2 by hierarchical encoding (scalable encoding), and only L0 is decoded, low quality, L0 When L1 is decoded, it can be used for an encoded transmission method in which medium quality is obtained, and when all video data of L0 to L2 is decoded, high quality decoded video is obtained. At this time, it is preferable to assign the basic layer data L0 to a bit that is less prone to error.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.
10 送信装置
11 インターフェイス部
12 階層分割部
13,14 誤り訂正符号化部
15,16 マッピング部
17 OFDMフレーム構成部
18 IFFT部
19 直交変調部
20 階層マッピング部
21 NAビット抽出部
22 NBビット抽出部
23 ビット合成部
24 マッピング部
30 受信装置
31 直交復調部
32 FFT部
33 データシンボル抽出部
34,35 デマッピング部
36,37 誤り訂正復号部
38 階層合成部
39 インターフェイス部
40 階層デマッピング部
41 デマッピング部
42 尤度分離部
100 送信装置
200 受信装置
10 transmitting
Claims (6)
M(Mは2以上の整数)ビットを一つの信号点としてマッピングする際に、Mビットを複数のグループに分割し、各グループに異なるビットストリームを割り当てる階層マッピング部を備え、
前記階層マッピング部は、第1系列のビットストリームに基づくデータからNa(Naは1以上の整数)ビットを抽出する第1のビット抽出部と、
第2系列のビットストリームに基づくデータからNb(Nbは1以上の整数)ビットを抽出する第2のビット抽出部と、
前記Naビットと前記Nbビットを合成するビット合成部と、
前記ビット合成部にて合成されたビットを一つの信号点としてIQ座標上にマッピングするマッピング部とを備えていることを特徴とする、送信装置。 In a transmission device that modulates and transmits a plurality of bitstreams,
When mapping M (M is an integer of 2 or more) bits as one signal point, a hierarchical mapping unit that divides M bits into a plurality of groups and assigns different bit streams to each group,
The hierarchical mapping unit includes a first bit extracting unit that extracts Na (Na is an integer of 1 or more) bits from data based on a first stream of bit streams;
A second bit extraction unit that extracts Nb (Nb is an integer of 1 or more) bits from data based on the second stream of bit streams;
A bit combiner for combining the Na bit and the Nb bit;
A transmission apparatus comprising: a mapping unit that maps the bits synthesized by the bit synthesis unit on IQ coordinates as one signal point.
前記Mビットをビット誤りの発生しやすさを基準として、複数グループに分割したことを特徴とする、送信装置。 The transmission apparatus according to claim 1,
The transmitting apparatus according to claim 1, wherein the M bits are divided into a plurality of groups based on the likelihood of bit errors.
第1系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第1の誤り訂正符号化部と、第2系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第2の誤り訂正符号化部とを更に備え、誤り訂正符号化処理されたビットストリームを前記階層マッピング部に入力することを特徴とする、送信装置。 The transmission apparatus according to claim 1 or 2,
A first error correction encoding unit that performs error correction encoding processing on the first stream of bitstreams, and a second error correction encoding unit that performs error correction encoding processing of the second stream of bitstreams; A transmission apparatus, wherein a bit stream subjected to correction coding processing is input to the layer mapping unit.
前記第1の誤り訂正符号化部と前記第2の誤り訂正符号化部は、異なる符号化処理を行うことを特徴とする、送信装置。 The transmission device according to any one of claims 1 to 3,
The transmission apparatus according to claim 1, wherein the first error correction encoding unit and the second error correction encoding unit perform different encoding processes.
前記階層マッピング部で生成した信号点(データシンボル)を、周波数軸及び時間軸上に配置してOFDM変調を行うことを特徴とする、送信装置。 The transmission apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A transmission apparatus characterized in that OFDM modulation is performed by arranging signal points (data symbols) generated by the layer mapping unit on a frequency axis and a time axis.
前記複数系列のビットストリームはマッピング前に誤り訂正符号化処理されており、
前記階層デマッピング部は、前記信号点をデマッピングして各ビットの尤度を求めるデマッピング部と、
前記各ビットの尤度を前記複数系列のビットストリームに分離する尤度分離部とを備え、
各系列のビットストリームごとに前記尤度に基づいて誤り訂正復号処理を行うことを特徴とする、受信装置。 In a receiving apparatus that receives a modulated signal by mapping a plurality of bit streams to one signal point, the signal points are demapped and the obtained bit-specific data is separated into the plurality of bit streams. A hierarchical demapping unit
The plurality of bit streams are subjected to error correction coding processing before mapping,
The hierarchical demapping unit demapping the signal points to obtain the likelihood of each bit; and
A likelihood separation unit that separates the likelihood of each bit into the plurality of bitstreams;
An error correction decoding process is performed on the basis of the likelihood for each series of bitstreams.
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